简要了解零知识证明历史时间、原理与发展趋势现况_以太坊

简要了解零知识证明历史时间、原理与发展趋势现况

全文文章标题：《零知识证明最简详细介绍：历史时间、原理、完成》

密码算法能够说成区块链应用的根基，而在其中的零知识证明也是由于深层切合区块链技术的技术性特性，而获得了普遍的运用和关心。

文中致力于用非常简单的语言表达和方式，向大伙儿详细介绍零知识证明有关的历史时间、定义、原理、技术性完成及其发展趋势现况。

那麼使我们现在开始。

密码算法是一门能够上溯 2000 很多年前的历史悠久大学问，其发展趋势历史时间关键能够区划为下列好多个环节：

这一时期的密码算法关键被运用于国防行业，怎样合理的传送保密，又能避免被对手捕获后破译，是其关键考虑。16 新世纪由美国人创造发明的「维吉尼亚登陆密码」是古典密码基础理论发展趋势上的一个关键里程碑式，它应用一个短语做为密匙，短语中每一个英文字母都将明确一个更换表，「维吉尼亚登陆密码」循环系统的应用每一个更换表进行密文英文字母到保密英文字母的转变。

密文：ilovebitcoin

密匙：satoshi

针对第一个英文字母 i，取第 i 行第 s 列，获得 A；第二个英文字母 l，取第 l 行第 a 列，获得 L…先后循环系统，最终获得保密：ALHJWIQLCHWF。由此可见，在不清楚密匙的前提条件下，不依靠电子计算机早已十分无法破译那样的登陆密码。

这一环节真真正正的逐渐来源于香侬在 20 新世纪 40 时代末发布的一系列毕业论文，尤其是 1949 年的「Communication Theory of Secrecy Systems （信息保密系统软件通讯基础理论）」，把现有几千年历史时间的密码算法引向了根据信息论基础的科学研究路轨，密码算法总算从造型艺术转为科学研究。

这一时期的关键提升是 DES 的发生，直迄今日也只有用穷举法对其开展破译。DES 加密技术流行全球，并在金融业等商业服务行业获得了普遍的运用。

1977 年，麻省理工大学的 Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman 明确提出的对称加密优化算法 RSA，合理的解决了密匙传输的难题，意味着密码算法进入了家喻户晓的当代环节。

1989 年，由麻省理工大学科学研究工作人员 Goldwasser、Micali 及 Rackoff 明确提出了「零知识证明」的定义，那时候的她们一定未曾想起，很多年后发生的区块链应用完全激话了零知识证明的运用，而零知识证明则为区块链应用给予了一种极佳的解决方法。零知识证明的方式 特性和区块链应用的系统软件特性达到了极致的切合。

零知识证明就是指，在没有公布我所了解或有着的某些物品的前提条件下，向他人证明是我非常大几率的确了解或有着那样物品。

zkSNARK 则是在区块链技术中运用最普遍的一种零知识证明，其全名是「zero-knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge （简约非互动式零知识证明）」。

光听界定，大伙儿一定一头雾水，这节将使用一个事例，尽量接地气的向大伙儿详细介绍这两个定义。

Alice、Bob 和 Charlie 全是数独游戏发烧友，说白了数独游戏是那样一种手机游戏，游戏玩家必须依据 9×9 股票盘面上的已经知道数据，逻辑推理出全部剩下空格符的数据，并达到每一行、每一列、每一个粗线条宫（3x3）的数据均含 1 到 9，且不反复。

有一天 Alice 设计方案了一道巨难的数独题目来考 Bob 和 Charlie，Bob 冥思苦想了几日也做出不来，便向 Alice 埋怨这肯定是道难解的题型。Alice 不愿将具体的解告知 Bob，可是又必须证明她的确了解解，因此她设计方案了一种恰当的「零知识证明」的方法。

证明（The Proof )

Alice 取出 81 （9x9）张空缺的卡片，并在每一张紙上写上 1-9 中的一个数据，然后她将意味着迷底的卡片数据脸朝上、意味着迷底的卡片数据脸朝下都放到桌子，并构成了 9x9 的引流矩阵。

任意挑戰（The Random Challenge）

下面如何让 Bob 确定这就是恰当的解呢？非常简单，由 Bob 任意挑选行、列或者粗线条宫里的一种开展验证，倘若挑选行，则将这 81 张卡片按 9 行各自放进 9 个麻布袋中，混匀并保证卡片顺序弄乱。

验证（The Verify）

简约（Succinct）

尽管数独游戏有 3 种状况必须验证（行、列、粗线条宫），但每一次验证时 Bob 具体只必须验证在其中的一种，这合理降低了验证劳动量，给予给验证者的具体是一个比原出题小的多的证明，这就是说白了的简约。

反复（Repeat）

以后反复这一任意验证流程，大家假定 Alice 运势非常好，每一次都能提早猜到 Bob 会挑选哪一种验证方法，并为此来仿真模拟一个解，那麼她根据 1 次验证的几率为 1/3，根据 2 次验证的几率为 1/9，根据 10 次验证几率就仅有 1/59049 了。在不辞劳苦的开展了 20 次验证以后，Bob 无可奈何的认可，Alice 是确实了解这一回答的解，由于 Alice 凭运势根据验证的几率仅有 35 亿分之一！（这也是为什么大家说零知识证明是在几率上创立的证明）

仿真模拟（The Simulation）

这个时候，Charlie 也来向 Alice 埋怨这一题型的难解，Alice 和 Bob 又反复了刚刚的证明，想不到却沒有获得 Charlie 的认同。Charlie 明确提出了这一证明中的系统漏洞，假如 Bob 和 Alice 是一伙的，每一次 Bob 都是会提早告知 Alice 他要挑选的验证方法，那麼 Alice 就可以非常容易的在沒有解的状况下模拟一个证明来根据这种检测。

非互动式证明（Non-Interactive Proofs）

不太可能让每一个拥有这类猜疑的人都反复一遍 Bob 开展的任意验证，因此三个小伙伴们设计方案了一台奇妙的设备，Alice 只必须递交一次卡片，这台设备就可以依照原始设定好的验证编码序列，自动化技术的对这种卡片开展反复验证。验证从互动式的，变成了非互动式的。这儿我们要留意，并不是说非互动式证明就沒有反复任意试验这一全过程。事实上，只不过任意点不由自主验证者得出，只是由一个可靠的第三方在复位环节就得出，这样一来，证明者就可以立即得出证明，验证者只必须验证证明就可以，验证者和证明者中间不会再必须互动。

可靠设定典礼（Trusted Setup Ceremony）

在其中最有意思也最重要的阶段便是验证编码序列的原始设定。在设备运行前，会出现一排设定旋纽，根据这种旋纽能够选中每一轮的验证方法。在设定这种旋纽时，每一个人先后进到置放设备的屋子，挑选一个旋纽并设定好，以后就用一个铁盒子完全焊住这一旋纽，让别人没法看到也没法更改这一旋纽的挑选。为了更好地让原始设定尽量的可靠，朋友们邀约了乡长、小学校长和局长这三位小鎮上最资深望重的年长者来参与设定典礼，大家都坚信她们肯定不太可能参加造假，因而她们称作「可信任站点的原始设定典礼」。

一台数独游戏的简约非互动式零知识证明机，问世了！

根据上一节大家早已弄懂了零知识证明和 zkSNARK 的基本要素和原理，这一节大家再去一窥 zkSNARK 的技术性完成。可以说全部完成全过程非常的繁杂晦涩难懂，且必须一定的情况专业知识，因而本小标题只试图讲明白其核心内容，而不局限于太过繁杂的数学课计算。

大家从一个表达式逐渐，X^3 X 5 = 35，显而易见解是 3。那麼如今，证明者怎样向验证者证明自身了解方程的解是 3，而又不告知验证者这一解呢？

最先，大家将方程组转换为编程语言，这非常容易完成：

y = x*3return x y 5

然后，大家将上边的编码拍平。说白了将编码拍平，就是指让编码一次只做一件事，形如 x = y op z。

拍平后，编码变为下列句子：

sym_1 = x * xy = sym_1 * xsym_2 = y x~out = sym2 5

随后，大家引进 R1CS 一阶管束系统软件（rank-1 constraint system），R1CS 是一个由三空间向量组（a, b, c）构成的编码序列，与此同时有一个解空间向量 s，s 达到 s·a * s·b - s·c = 0。

在本例中，s 的构造为（~one\\, x\\, ~out\\, sym_1\\, y\\, sym_2），由此可见其由一个独特的 ~one、方程的解 x、方程组的輸出 ~out 和一系列中间变量（拍平后的句子等于号左侧的自变量）组成，其次序不重要，只需确保井然有序就可以。

大家把句子转换成以下方式，来便捷大家求得 abc：

x * x - sym_1 = 0sym_1 * x - y = 0y x - sym_2 = 0sym_2 5 - ~out = 0

大家非常容易得到第一个算式相匹配的三个空间向量：

a = [0, 1, 0, 0, 0, 0]b = [0, 1, 0, 0, 0, 0]c = [0, 0, 0, 1, 0, 0]

计算全过程其实不是很难，我们知道要达到 s·a * s·b - s·c = 0，那麼相匹配第一个算式 x * x - sym_1 = 0，只必须 s·a = x、s·b = x、s·c = sym_1 就可以，而 s =（~one\\, x\\, ~out\\, sym_1\\, y\\, sym_2），那麼 a 只需在 x 的部位相当于 1，其他部位相当于 0，即得到（0，1，0，0，0，0）。

大伙儿很有可能对上边一系列目不暇接的转换觉得无缘无故，大家到底在干什么？这儿要公布迷底了，大家对每一个算式验证 s·a * s·b - s·c = 0，其实质是在验证每一步都获得了恰当的测算，也即如果我们能够验证每一步全是恰当的，那麼最后結果也一定是恰当的。

之上的每一步，看起来都是在在网络一直寻觅，由于 s 里自身就包括了方程的解 x，验证者只需把 x 带入就能开展验证。但从另一个角度观察，根据这一系列的变换，大家搭建了一种将证明和验证分离出来的方法。在证明全过程中，证明者必须了解解并转化成一系列正中间結果，而验证者则只必须验证其一系列結果组成的解空间向量是不是达到一系列管束，而不用关注这一解究竟多少钱。

如今只剩一个难题已非处理，便是能不能根据一种方法，让验证者看不见裸着的解 x，与此同时仍然能够开展验证全过程。回答是毫无疑问的，借由椭圆曲线、双线性对计算和指数值专业知识假定这一系列数学课方式大家就可以保证这一点，由于其计算全过程过度繁杂，文中不做过多阐释。全部 zkSNARK 的技术性完成步骤参照下面的图，必须掌握大量关键点的同学们能够阅读文章参考文献中得出的 Vitalik 的文章内容。

零知识证明现阶段有以下几类协议书，每一个协议书意味着一条完成零知识证明的路面，不一样路面最终会造成不一样的实际效果。

在其中，安全系数最大的是 STARKs 优化算法，其不依靠世界数学难题假定，具备抗量子科技性，并完成了全透明通用性字符串数组；Proof size 最少的 snarks 协议书是 groth16 优化算法；Plonk 是 SNARK 协议书中的一个优化算法，Proof size 和安全系数处在适度情况。

做为区块链应用中运用最普遍的 SNARKs，早已发展趋势出了众多各具特性的协议书优化算法：

Groth16：Groth16 是现阶段更快、信息量最少的 zk-SNARK，被用以 Zcash 等。Groth16 的 CRS （the Common Reference String）并不是通用性的，其设定必须关联到一个特殊的电源电路。因为其速率和证明的小信息量，因而经常被新的 zk-SNARK 用来较为特性。

Groth16 毕业论文连接

Sonic：Sonic 是一种初期的通用性 zk-SNARK 协议书，适用通用性、可升級的参照字符串数组，发表论文于 2019 年 1 月。Sonic 的证明尺寸固定不动，可是验证成本增加，理论上能够将好几个证明分次验证以得到更强的特性。下边例举的很多新的 zk-SNARK 全是根据 Sonic。

Sonic 论文连接

Fractal：Fractal 是一种容许递归算法的 zk-SNARK。根据对电源电路的预备处理完成了全透明设定。证明较大 250KB，这比别的搭建转化成的证明都需要大的多。

Fractal 论文连接

Halo：Halo 适用递归算法直接证据机构，不用可靠设定，与别的新的 zk-SNARK 搭建不一样，Halo 的认证时间线形的。

Halo 论文连接

SuperSonic：Sonic 的改进版，是第一个在认证時间和证明信息量层面产品化的全透明 zk-SNARK。

SuperSonic 论文连接

Marlin：Sonic 的改进版，证明時间减少 10 倍，认证時间减少 4 倍。

Marlin 论文连接

Plonk：Sonic 的改进版，证明時间减少 5 倍。

Plonk 论文连接

当今零知识证明欠缺专用型硬件配置，造成硬件配置成本费较高，租用云服务器超负荷下成本费约为 0.002 元 / 笔，有满载状况下约为 0.02 元 / 笔。Vitalik 曾明确提出一个构想，当以太币共识机制改成 PoS，不用那么多挖币硬件配置后，这种算率能够经更新改造后转为适用零知识证明，这很有可能合理减少零知识证明的运作成本费。

现如今，零知识证明早已在区块链技术行业异彩纷呈，包含第一个完成 zkSNARK 的密名加密货币 Zcash （ZEC）、Layer2 的关键解决方法 zk Rollup 这些。

DeGate 精英团队也将在商品完成中很多运用零知识证明，通过其强劲特点，大家将 Orderbook 的促成交易转到 MatchNode （Layer3）中开展，使客户能够即时的撤单、撒单和交易量，且在其中撤单撒单完全免费；以后再将订单信息大批量結果转化成证明，传到 Layer2 上开展认证，这让 DeGate 在承继以太币安全系数的与此同时，既能够掩藏提交订单重要信息内容又可以合理减少 Layer2 上的 Gas 费耗费。而大家的终极目标是，不管在实际操作感受上，或是服务费耗费上，都使 DeGate 做到匹敌去中心化交易中心的水准。

全文文章标题：《零知识证明最简详细介绍：历史时间、基本原理、完成》

y = x*3return x y 5

sym_1 = x * xy = sym_1 * xsym_2 = y x~out = sym2 5

在本例中，s 的构造为（~one\\\\, x\\\\, ~out\\\\, sym_1\\\\, y\\\\, sym_2），由此可见其由一个独特的 ~one、方程的解 x、方程组的輸出 ~out 和一系列中间变量（拍平后的句子等于号左侧的自变量）组成，其次序不重要，只需确保井然有序就可以。

x * x - sym_1 = 0sym_1 * x - y = 0y x - sym_2 = 0sym_2 5 - ~out = 0

a = [0, 1, 0, 0, 0, 0]b = [0, 1, 0, 0, 0, 0]c = [0, 0, 0, 1, 0, 0]

计算全过程其实不是很难，我们知道要达到 s·a * s·b - s·c = 0，那麼相匹配第一个算式 x * x - sym_1 = 0，只必须 s·a = x、s·b = x、s·c = sym_1 就可以，而 s =（~one\\\\, x\\\\, ~out\\\\, sym_1\\\\, y\\\\, sym_2），那麼 a 只需在 x 的部位相当于 1，其他部位相当于 0，即得到（0，1，0，0，0，0）。

新华通讯社：加密货币是金融科技或是“旁氏局”:以比特币、以太坊和瑞波币为意味着的加密货币并沒有领土主权信用背书，是根据优化算法转化成的。因而，加密货币能否称之为贷币，在业界存有很大异议。实际到比特币，美国杜伦学校投资学顶尖专家教授、中国经济发展研究所实行校长郭杰表明，比特币具体应用领域十分比较有限，其价钱飙涨是典型性的投机性泡沫塑料，与17新世纪西班牙“郁金香泡沫”类似，乃至能够说成“旁氏局”。（新华通讯社）[2021/5/28 11:12:28]

澳大利亚第一支比特币ETF BTCC首日成交量达2亿加元:彭博新闻社ETF投资分析师埃里克·巴尔查艾凡(Eric Balchunas)发推表明：澳大利亚比特币ETF（BTCC）首日成交量达2亿加元（折合1.55亿美金），摆脱了澳大利亚的纪录，在国外ETF历史时间排行中也有可能位居前五。

彭博新闻社先前报导，Purpose?Investments企业集团旗下比特币ETF昨日以BTCC的买卖编码在多伦多市证交所逐渐买卖。该股票基金以澳元和美金为企业开售。[2021/2/19 9:08:13]

金黄午报 | 11月17日中午关键动态性一览:7:00-12:00关键字：火币网、Bithumb、灰度级、闪电贷进攻

1.韩国媒体：火币网或欲回收韩交易中心Bithumb；

2.中国第一个“区块链技术﹢新能源技术”专利权获受权；

3.Coinbase已重新启动BCH推送和接受服务项目；

4.LTC总市值和灰度级拥有量均超过BCH；

5.灰度级比特币私募基金持股超50万枚 创历史时间新纪录；

6.OUSD发布闪电贷进攻事情关键点共损害700万美金；

7.Bancor发布流通性挖币方案 第一批将适用8个资金池；

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